(57)【要約】【課題】発光モジュールからの熱の放散を向上するとともに、高い加工及び組立て精度を要することなく発光モジュールの発光素子を長期に渡って湿気や酸化から確実に保護することが可能な照明装置を提供する【解決手段】  複数の発光素子（２１）を有する発光モジュール（２０）と、発光モジュールを収容するハウジング（９０）とを有する照明装置（１）において、ハウジングは、発光モジュールが密着配置される一面を有する導熱性の高い金属性ベース（１０）と、発光モジュールに対向配置されるようにベースに取着される透光性カバー（３０）とを有し、冷媒を流すための管（１８）がベースに一体的に設けられており、ハウジング内に結露が生じないように調整された気体が、使用状態においてハウジング内を流通しているものとする。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子を有する薄板状金属導体回路構成の発光モジュールと、
前記発光モジュールを収容するハウジングとを有する照明装置であって、
前記ハウジングは、
前記発光モジュールが密着配置される一面を有する導熱性の高い金属性ベースと、
前記発光モジュールに対向配置されるように前記ベースに取着される透光性カバーとを有し、
冷媒を流すための管が前記ベースに一体的に設けられており、
前記ハウジング内に結露が生じないように調整された気体が、使用状態において前記ハウジング内を流通していることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記冷媒が冷却された気体であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記冷媒が冷却用水などの液体であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記気体が低温の空気又は不活性ガスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記透光性カバーにレンズが一体形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記発光素子と対向配置された別体レンズを更に有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の照明装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、照明装置に関する。特に発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱電球や蛍光灯に比べて寿命が長く発熱も少ない光源としてＬＥＤが照明や表示に用いられるようになってきた。例えば特許文献１には、複数のＬＥＤを有する照明器具を植物の栽培装置の光源として用いることが記載されている。
【０００３】
この文献に記載された照明器具は、複数のＬＥＤを配列した回路基板と、この回路基板が一面側に取り付けられるアルミニウムやセラミックなどの熱伝導率が高い材料からなるベースプレートと、ＬＥＤに対向配置されるガラス板製カバーと、ベースプレート及びガラス板製カバーとともにＬＥＤを収容するハウジングを形成する枠材とを有する。ＬＥＤは温度が上昇すると発光効率が低下したり寿命が短くなったりするため、ＬＥＤの温度上昇を抑制するべくベースプレートの他面側には冷却用水を通すための管が密着して設けられている。また、ハウジング内の空間は、枠材の外側に充填されたシリコーン樹脂や、枠材とベースプレートの間及び枠材とカバーの間に設けられたシール材によって気密性が保たれ、窒素ガスなどの不活性ガスを充填したり、或いは、０．３ａｔａ程度の真空状態にしたりすることが可能となっている。それにより、ハウジング内部に収容されるＬＥＤが湿気により痛んだり、酸化により劣化したりするのを緩和することができる。
【特許文献１】国際公開第０２／００３７７７号パンフレット（図９Ａ、図９Ｂ、図２１）
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した従来の照明装置では、冷却用水を流すための管はベースプレートと別体であり、金属板を折り曲げたマウント部材及びナットなどで管をベースプレートに固定する必要がある。そのため、ベースプレートと管を完全に密着せることができず、それらの間の熱伝達の向上に限界がある。また管のベースプレートへの組み付けに手間がかかるため製造コストが増加する。
【０００５】
更に従来の照明装置では、湿気などのＬＥＤへの悪影響を防ぐため、ＬＥＤが収容されるハウジング内の空間を気密シールしているが、そのためにシリコーン樹脂やシール材などを必要とし、部品点数が増加する。また、加工及び組立て精度が低いと十分な気密性を保つことができず、長期に渡ってＬＥＤを湿気や酸化から保護することができない。また、ガラスに比べて衝撃などで破損しにくく安価で且つ軽いアクリル樹脂を用いて透光性カバーを形成することが考えられるが、アクリル樹脂は湿気などの気体を完全に遮断することができないため、気密性が要求される場合には使用することができない。
【０００６】
本考案は上記したような従来技術の問題を解決するためのものであり、その主な目的は、ＬＥＤなどの発光素子を有する発光モジュールが一面側に密着配置されるベースと冷却用水などの冷媒を流す管との間の熱伝達効率を向上させることができ、且つ高い加工及び組立て精度を要することなくＬＥＤなどの発光素子を長期に渡って湿気や酸化から確実に保護することが可能な照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本考案によると、複数の発光素子を有する薄板状金属導体回路構成の発光モジュールと、前記発光モジュールを収容するハウジングとを有する照明装置であって、前記ハウジングは、前記発光モジュールが密着配置される一面を有する導熱性の高い金属性ベースと、前記発光モジュールに対向配置されるように前記ベースに取着される透光性カバーとを有し、冷媒を流すための管が前記ベースに一体的に設けられており、前記ハウジング内に結露が生じないように調整された気体が、使用状態において前記ハウジング内を流通していることを特徴とする照明装置が提供される。ここで、「冷媒を流すための管をベースに一体的に設ける」とは、管とベースを押し出し成形などで一体形成した態様及び管とベースの間に導熱シリコーンなどを充填して管とベースの間の隙間をなくした態様を意味する。このような構造によれば、ベースと冷媒を流す管との間に隙間が生じることがなく、それらの間の熱伝達効率を大幅に向上し、発光モジュールの発光素子からベースに伝達された熱を速やかに除去して発光素子からの放熱を大幅に向上することができる。特に押し出し成形などで冷媒を流す管とベースを一体に形成する場合には、冷媒を流す管をベースに組み付ける必要がないため、部品点数の減少と相俟って製造コストを低減することができる。また、ハウジング内に結露が生じないように調整された気体を、使用状態においてハウジング内に流通させることで、高い加工及び組立て精度を要することなく、長期に渡ってハウジング内に湿気が侵入するのを防いだり、ハウジング内の発光素子が酸化により劣化するのを防止したりすることができる。特に、使用状態において前記ハウジング内の圧力がハウジング外部の周囲圧力より高いものとすると、透光性カバーが気体の貫通を完全には防止できないアクリル樹脂などからなる場合であっても、湿気などがハウジング内に侵入するのを確実に防止することができる。
【０００８】
前記冷媒は、冷却された気体または冷却用水などの液体とすることができる。また好適には、前記気体は低温の空気又は不活性ガス（例えば窒素やアルゴン）とすることができる。
【考案の効果】
【０００９】
上記したように、本考案による照明装置では、発光モジュールが密着配置される一面を有するベースに、冷媒を流すための管を一体的に設けたので、ベースと冷媒を流す管との間に隙間が生じることがなく、それらの間の熱伝達効率を大幅に向上し、発光モジュールの発光素子からベースに伝達された熱を速やかに除去して発光素子からの放熱を大幅に向上することができる。特に押し出し成形などで冷媒を流す管とベースを一体に形成する場合には、冷媒を流す管をベースに組み付ける必要がないため、部品点数の減少と相俟って製造コストを低減することができる。更に、ハウジング内に結露が生じないように調整された気体を、使用状態において、ハウジング内に流通させることで、高い加工及び組立て精度を要することなく、長期に渡ってハウジング内に湿気が侵入するのを防いだり、ハウジング内の発光素子が酸化により劣化するのを防止したりすることができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本考案の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は本考案に基づく照明装置の一実施例を示す上側斜視図であり、図２は下側斜視図、図３は図１のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。尚、説明の便宜上、発光面がある側を上側、その反対側を下側と呼ぶ。
【００１２】
図示されているように、この照明装置１は、例えばアルミニウムのような金属や合金などの金属材料からなるベース１０と、複数の発光素子としてのＬＥＤ２１を有しベース１０の一面に密着配置された発光モジュール２０と、発光モジュール２０に対向配置されベース１０とともに発光モジュール２０を収容するハウジング９０を形成する透光性カバー３０とを有する。
【００１３】
透光性カバー３０は好適にはアクリル板からなり、透明であっても半透明であってもよい。また、透光性カバー３０の全体が透光性を有していても一部のみが透光性を有していてもよい。所望に応じて、透光性カバー３０はレンズを一体形成したものとすることができる。透光性カバー３０がレンズ機能を有することで、照明対象に効率良く光を照射することが可能となるなどの利点が得られる。
【００１４】
発光モジュール２０は、離隔して配置された複数（この例では４つ）の薄板状の導体２２を有し、複数のＬＥＤ２１は隣接する導体２２の間に接続され、この例では３×１２のマトリックス状に配置されている。各ＬＥＤ２１は例えば表面実装型ＬＥＤとすることができる。複数の導体２２は、各々対応するＬＥＤ２１を収容する樹脂などの絶縁材料からなるソケット２３によって機械的に連結され、機械的な応力がＬＥＤ２１と導体２２との間の電気接続部にかからないようになっている。また導体２２の大部分はソケット２３によって覆われることなく両面が露出され、ＬＥＤ２１から発せられた熱を速やかに放散する。尚、ＬＥＤ２１をベアチップとし、いわゆるチップ・オン・ボード（ＣＯＢ）実装してもよい。
【００１５】
ベース１０は一面（上面）側に発光モジュール２０が密着配置される略長方形の底壁１１と、底壁１１の対向する両辺に沿って延在する一対の側壁１２、１２とを有し、底壁１１と一対の側壁１２、１２は一体に形成され、その断面形状は略コの字形となっている。
【００１６】
ベース１０の側壁１２、１２の内面の下部には長手方向に延びる対向する溝１３、１３が形成され、そこに発光モジュール２０の両側に位置する導体２２が差し込まれ、導体支持絶縁チューブ１４を介して固定されている。また一対の側壁１２、１２の上部には肩部１５、１５が形成され、透光性カバー３０はその上に防水パッキン３１、３１を介して載置される。一対の側壁１２、１２の外面には長手方向に延びる溝１６、１６が形成され、例えば金属プレートを折り曲げてなるカバー押さえ金具３２をスライド式に取着することが可能となっている。
【００１７】
ベース１０の両端部には例えば樹脂などからなる一対のエンドプレート４０、４０が防水パッキン４１を介してネジなど（図示せず）によって取着されている。このようにして発光モジュール２０を収容するハウジング９０は略気密となっている。エンドプレート４０、４０の一つからは発光モジュール２０を外部の電源や他の発光モジュールと接続するための接続線４２が引き出されている。
【００１８】
図３の断面図によく示されるように、ベース１０の底壁１１の上面には、長手方向に延在する凸部１７が形成されており、組立状態において発光モジュール２０の露出された薄板状の導体２２に例えば導熱シリコーンからなる導熱絶縁シート２４を介して接するようになっている。また、発光モジュール２０の各ソケット２３は下面側にも開口を有し、そこに導熱シリコーン２５などの熱伝導剤が充填され、ＬＥＤ２１から発せられた熱をベース１０の底壁１１へと伝達する。このように、ＬＥＤ２１から発せられた熱はベース１０の底壁１１に効率良く伝達され、そこから外部に放散される。ベース１０の底壁１１は側壁１２、１２と一体形成されているので、側壁１２、１２からも外部に熱が放散される。尚、所望に応じて、ソケット２３にレンズなどの光学機能を有するキャップ２６を取り付けてもよい。そのようなキャップ２６はＬＥＤ２１に対向配置された別体レンズとして機能し、照明対象に効率良く光を照射するなどの効果を奏する。尚、ＬＥＤ２１が砲弾型ＬＥＤの場合にはレンズは不要であるが、ＬＥＤチップがエポキシ樹脂で封止されており、短期寿命となることが問題である。
【００１９】
更に組立て前のベース１０の下面側を示した図４によく示されるように、ＬＥＤ２１からベース１０の底壁１１へと伝達されてきた熱をより一層速やかに除去するため、ベース１０の底壁１１の下面側には冷却用水や冷却ガスなどの冷媒を通すための管１８が設けられている。本考案によると、管１８はベース１０の底壁１１と一体に形成されている。このような管１８が一体に形成されたベース１０は押し出し成形により好適に形成することができる。これにより、ベース１０の底壁１１と管１８との間に隙間が生じることなく、それらの間の熱伝達効率が大幅に向上される。また管１８を底壁１１に組み付ける作業が不要であるため部品点数の減少と相俟って製造コストを低減することができる。尚、管１８が一体形成されたベース１０を押し出し成形によって製造可能なように、管１８はベース１０の側壁１２、１２に沿って（即ち同一方向に）直線状に延在している。押し出し成形によって製造することで、発光モジュール２０のサイズに合わせて所望の長さのベース１０を容易に得ることができるという利点も得られる。使用状態では、図２に示すように管１８の両端はアダプタ５０、５１を介して冷却用水などの冷媒の供給用チューブ５２及び排出用チューブ５３と接続される。
【００２０】
またベース１０の適所（この例では底壁１１）には一対の穴１９Ａ、１９Ｂが形成されている。図２に示すように、使用状態では、一方の穴１９Ａには窒素やアルゴンなどの不活性ガスやドライエアなどを供給するガス供給源（図５参照）と適切なチューブ等を介して接続するための給気アダプタ５４が取り付けられ、他方の穴１９Ｂには流量調節弁や圧力調節弁（図示せず）を取り付けたり、適切なチューブ等を介して他の照明装置に接続したりするための排気アダプタ５５が取り付けられる。ガス供給源は所望の圧力でエアー等を供給可能なようにコンプレッサ（図５参照）を含むものとしてもよい。ガス供給源から供給される気体は、ハウジング９０内に結露を生じないよう、冷却状態（例えば５℃）でも相対湿度が１００％より十分低くなるように絶対湿度が極力小さくなるよう調整（除湿）されていることが好ましい。
【００２１】
これにより、使用時においてハウジング９０内を常に不活性ガスやドライエアが流れるようにし、ＬＥＤ２１からの熱を不活性ガスやドライエアを介して外部へ排出して、ＬＥＤ２１からの放熱を一層促進することができる。ハウジング９０に供給される不活性ガスやドライエアは冷却されている（例えば５℃）ことが好ましい。
【００２２】
また、ハウジング９０内の圧力がハウジング外部の周囲圧力（通常、大気圧）より若干高くなるように調節することによって、ハウジング９０の気密性が完全には確保されていない場合でも、外部から湿気等がハウジング９０内に侵入するのを長期に渡って確実に防止することができる。特に、透光性カバー３０がアクリル樹脂からなる場合でも、透光性カバー３０を貫通して湿気等がハウジング内部に侵入するのを防止することができる。尚、ハウジング９０内への湿気等の侵入防止のみを達成すればいい場合は、ベース１０に排気用の穴１９Ｂを設けず、ハウジング９０から不活性ガス等が漏れ出て所定の圧力より下がったらガス供給源より不活性ガスやドライエアを供給するようにしてもよい。
【００２３】
上記のように構成した照明装置１を２つ用いた照明システムの例を図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図５（Ａ）の照明システム１５０Ａは、窒素やアルゴンなどの不活性ガスを格納したボンベ６０を有し、このボンベ６０は流量調節弁６１、６１を介して適切なチューブ等により２つの照明装置１の吸気アダプタ５４に接続され、ハウジング９０内に不活性ガスが適切な流量で導入されるようになっている。また、各照明装置１の排気アダプタ５５にはチェックバルブ６６が設けられており、各照明装置１のハウジング９０内の圧力がほぼ一定に保たれ（外部の圧力より若干高い圧力）、ハウジンブ９０内部への湿気等の侵入が防止されている。
【００２４】
更に照明システム１５０Ａは、２つの照明装置１に冷媒としての冷却用水を供給するためのサーキュレータ７０を有している。サーキュレータ７０の出力は照明装置１の冷媒用管１８の一端側のアダプタ５０に適切なチューブなどにより接続され、管１８の他端側のアダプタ５１はサーキュレータ７０の入力に接続されている。これにより、サーキュレータ７０から供給された冷却用水は管１８を通って流れた後、サーキュレータ７０に戻され循環して用いられる。
【００２５】
図５（Ｂ）に示した照明システム１５０Ｂでは、不活性ガス用ボンベ６０の代わりに空気を圧縮するためのコンプレッサ６３を有している。コンプレッサ６３はフィルタレギュレータ６２に接続され、そこで空気に含まれる埃や湿分が除去される。フィルタレギュレータ６２の出力はスピードコントローラ６５、６５を介して２つの照明装置１、１の吸気アダプタ５４に接続されており、照明装置１のハウジング９０に送り込まれるドライエアの流量を調節できるようになっている。他の構成は図５（Ａ）に示した照明システム１５０Ａと同じである。
【００２６】
図６は、本考案に基づく照明装置の別の実施例を示す斜視図であり、図７は図６のラインＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。この照明装置２０１も、図１〜図４に示した照明装置１と同様に、ＬＥＤ２２１を有する発光モジュール２２０とそれを格納するハウジング２９０とを有し、ハウジング２９０は、発光モジュール２２０を支持するための金属材料からなるベース２１０と、発光モジュール２２０に対向配置されるようベース２１０に取着される透光性カバー２３０とで構成されている。尚、図７では、ベース２１０と透光性カバー２３０は分離して示されている。
【００２７】
照明装置２０１のベース２１０は概ねすり鉢形状を有し、その底壁２１１の内側面は概ね平らで、そこに発光モジュール２２０が密接配置される。発光モジュール２２０のＬＥＤ２２１とベース２１０の底壁２１１との間には導熱シリコーン２２５などの熱伝導剤が充填され、ＬＥＤ２２１から発せられた熱をベース２１０の底壁２１１へと伝達する。底壁２１１の外側面には冷却用水などの冷媒を流すための２つの管２１８が一体に形成されている。このようなベース２１０はダイカストにより製造することができ、冷媒用管２１８はドリルなどを用いて穴開け加工することで形成することができる。このような照明装置２０１は例えば自動車のヘッドランプなどの用途に適している。尚、管２１８をベース２１０とは別体とし、管２１８をベース２１０に取着する際に間に導熱シリコーンなどを充填することで、管２１８とベース２１０との間の隙間をなくして一体的に構成することもできる。その場合、ベース２１０に管２１８の周囲を部分的に周囲するような開いた壁を設けると、管２１８とベース２１０の間の接触面積を増大させ放熱効果を高めることができるので好ましい。
【００２８】
尚、図６及び図７の照明装置２０１ではハウジング２９０内部にドライエアや不活性ガスを導入するための穴を設けていないが、所望であればそのような穴を設けてもよいことは勿論である。
【００２９】
以上、本考案を実施例に基づいて詳細に説明したが、これらの実施例はあくまでも例示であって本考案は実施例によって限定されるものではない。当業者であれば請求の範囲によって定められる本考案の技術的思想を逸脱することなく様々な変形若しくは変更が可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施例では照明装置１（またはハウジング９０）は平面図で長寸の概ね長方形の形状であったが、平面図で略正方形とすることもできる。またベースと一体形成される冷媒を流す管の断面形状は円形に限らず長方形など他の形状としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本考案の照明装置は、屋内／屋外の一般照明や装飾用照明等に使用可能であり、特に植物栽培工場のように高出力の照明が必要とされ且つ湿気の多い場所で使用するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本考案に基づく照明装置の好適実施例の上側斜視図。
【図２】図１の照明装置の下側斜視図。
【図３】図１のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図。
【図４】図１に示した照明装置のベースの下側斜視図。
【図５】図５は（Ａ）及び（Ｂ）からなり、それぞれ図１に示した照明装置を用いた照明システムの一例を示す模式図である。
【図６】本校案に基づく照明装置の別の実施例を示す斜視図。
【図７】図６のラインＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  照明装置
１０  ベース
１１  底壁
１２  側壁
１３  溝
１４  導体支持絶縁チューブ
１５  肩部
１６  溝
１７  凸部
１８  管
１９Ａ、１９Ｂ  
２０  発光モジュール
２１  ＬＥＤ
２２  薄板状導体
２３  ソケット
２４  導熱絶縁シート
２５  熱伝導剤
２６  キャップ
３０  透光性カバー
３１  防水パッキン
３２  カバー押さえ金具
４０  エンドプレート
４１  防水パッキン
４２  接続線
５０、５１  アダプタ
５２  冷媒供給用チューブ
５３  冷媒排出用チューブ
５４  給気アダプタ
５５  排気アダプタ
６０  ボンベ
６１  流量調節弁
６２  フィルタレギュレータ
６３  コンプレッサ
６５  スピードコントローラ
６６  チェックバルブ
７０  サーキュレータ
９０  ハウジング
１５０  照明システム
２０１  照明装置
２２１  ＬＥＤ
２１０  ベース
２１１  底壁
２１８  管
２２０  発光モジュール
２２５  導熱シリコーン
２３０  透光性カバー
２９０  ハウジング
【図１】
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【図２】
0003123728.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003123728.tif 000007
【図６】
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【図７】
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